Les scientifiques découvrent à quel moment les premières étoiles ont brillé

Les astronomes ont déterminé quand les premières étoiles ont commencé à briller.

Ils affirment que cette période, appelée "aube cosmique", s'est produite entre 250 et 350 millions d'années après le Big Bang.

Les résultats indiquent que les premières galaxies seront suffisamment brillantes pour être vues par le télescope spatial James Webb de la Nasa, qui doit être lancé cette année.

L'étude est publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Découvrir quand l'aube cosmique a commencé a été le travail de toute une vie pour le professeur Richard Ellis, de l'University College London, au Royaume-Uni.

Il confie à BBC News : "Le Saint Graal a été de remonter suffisamment loin dans le temps pour être capable de voir la toute première génération d'étoiles et de galaxies. Et maintenant, nous avons la première preuve convaincante du moment où l'Univers a été baigné pour la première fois dans la lumière des étoiles."

L'équipe a analysé six des galaxies les plus lointaines. Elles étaient si éloignées que même avec les télescopes les plus puissants du monde, elles n'apparaissaient que comme quelques pixels sur l'écran de l'ordinateur.

Elles sont également parmi les plus anciennes à avoir émergé dans l'Univers et donc, lorsque leurs images sont capturées par les télescopes sur Terre, elles sont apparues peu de temps après le Big Bang.

En déterminant leur âge, l'équipe a calculé le début de l'aube cosmique, c'est-à-dire le moment où les premières étoiles se sont formées. Le Dr Nicolas Laporte, de l'Institut d'astronomie Kavli de Cambridge, a dirigé l'analyse.

"C'est l'une des plus grandes questions de la cosmologie moderne. C'est la première fois que nous sommes capables de prédire, à partir d'observations, le moment où s'est produit ce moment crucial de l'histoire de l'Univers."

Le Dr Laporte affirme que l'obtention de ce résultat est un rêve devenu réalité.

"C'est fantastique de penser que des particules de lumière ont voyagé dans l'espace pendant plus de 13 milliards d'années et sont ensuite entrées dans un télescope. Ce qui est merveilleux dans le métier d'astrophysicien, c'est la possibilité de voyager dans le temps et d'être témoin du passé lointain", souligne-t-il.

L'Univers est né il y a 13,8 milliards d'années lors du Big Bang. Après un premier flash, il a traversé une période connue sous le nom d'âge sombre cosmique. Selon la nouvelle étude, 250 à 350 millions d'années après le Big Bang, les premières étoiles sont apparues, apportant la lumière au cosmos.

La nouvelle analyse indique également que les premières galaxies sont suffisamment lumineuses et qu'elles peuvent être observées par le télescope spatial James Webb, qui succède au vénérable télescope spatial Hubble. Les astronomes pourraient alors être en mesure d'assister directement à ce moment crucial de l'évolution de l'Univers.

L'astronome royal d'Écosse, le professeur Catherine Heymans, se dit très excitée par cette perspective.

Elle affirme à BBC News : "N'est-ce pas fantastique que, en tant qu'humanité, une minuscule civilisation sur la Terre, nous puissions créer un télescope que nous pouvons envoyer dans l'espace et nous pouvons observer l'Univers tel qu'il était quelques centaines de millions d'années après le Big Bang !"

Beaucoup des premières étoiles étaient très différentes de notre propre Soleil. Elles étaient plus massives et ne brûlaient que de l'hydrogène. Mais ces objets ont créé la génération suivante d'étoiles qui a conduit à la formation des éléments plus lourds du tableau périodique.

Tout, sauf l'hydrogène, l'hélium et le lithium, est créé à l'intérieur des étoiles lorsqu'elles explosent à la fin de leur vie.

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Nous sommes donc, en définitive, issus des étoiles qui sont nées à l'aube du cosmos.

"Comme nous sommes nous-mêmes le produit de l'évolution stellaire, nous nous penchons sur notre propre origine", indique le professeur Ellis.

Les chercheurs ont analysé la lumière des étoiles des galaxies à l'aide des télescopes Hubble et Spitzer. Ils ont estimé l'âge des galaxies en examinant la proportion d'atomes d'hydrogène dans l'atmosphère de leurs étoiles. Plus les étoiles sont vieilles, plus la proportion d'atomes d'hydrogène est importante.

L'équipe a ensuite calculé la distance à laquelle se trouvaient les galaxies. Comme la lumière de ces galaxies met du temps à nous parvenir, plus elles sont éloignées, plus les astronomes les observent loin dans le temps.

Comme les six galaxies étudiées par l'équipe se situent à la limite des objets observables par les télescopes, elles sont également parmi les plus anciennes connues.

L'équipe a eu besoin de 70 heures d'observation, en utilisant quatre des plus grands télescopes terrestres pour estimer leurs distances. Il s'agit de l'Atacama Large Millimetre Array (Alma), du Very Large Telescope (VLT) et du Gemini South Telescope - tous situés au Chili - ainsi que des télescopes jumeaux Keck à Hawaï.

Ces mesures ont permis à l'équipe de confirmer qu'elle observait ces galaxies lorsque l'Univers avait 550 millions d'années. En connaissant l'âge des galaxies et leur période d'existence, l'équipe a pu calculer la date de naissance des premières étoiles.

Des estimations similaires ont été faites à partir d'une seule galaxie, mais il s'agit de la première estimation significative basée sur un groupe représentatif de galaxies.

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